本发明涉及换热领域，特别涉及一种双密度微通道歧管换热器。
背景技术：
1、换热器是将冷热流体进行热量交换的设备，也称热交换器。换热器在诸多领域均被广泛应用。在如电子，石化，通信，航空航天等领域由于其工作场景较为特殊，因此对换热器的尺寸和重量有着特殊要求，且要求其换热能力更强。1981年有学者提出利用微通道进行散热，既可以缩小换热器的体积又可以利用微通道较高的比表面积大幅提高其换热能力。然而其虽然换热能力较强，但由于微通道的水力直径较小其整体的压力损失也较高。
2、大量研究发现，微通道换热器还存在温度分配不均匀的问题，1991年又有学者在其微通道换热器的基础上提出了歧管式微通道换热器，并大幅降低其整体压力损失。然而大量的研究表明歧管微通道内流体分布并不均匀，导致其温度分布并不均匀。
3、随着散热设备的不断发展和普及，其功率密度不断增加，导致设备内部产生的热量也逐渐增加。有效的散热已成为确保散热设备长期稳定运行的关键因素之一。然而，传统的散热技术在满足高效散热和小型化设备需求上面临挑战。
4、目前，大功率散热设备广泛采用两种散热方法。其一是依赖风扇推动空气的强迫风冷散热，其设计简单、维护容易，但需要大面积的散热器，存在风扇额外功耗和噪音问题。其二则是利用泵推动的微通道液冷散热器，通过微小的通道结构增加热量与流体接触面积，在较小空间内实现高效散热，提高散热效率。然而，传统微通道散热技术存在两个主要问题：一是由于水力直径较小而导致的进出口压降过大，二是微通道内部温度分布不均匀。
5、专利cn201811088661.9公开了一种歧管式射流微通道换热器，通过射流强化扰动提升换热，且提高的其底部的温度分布特性。专利cn202010760271.2公开了一种高深宽比的歧管式微通道换热器，提高了换热面积，且有效降低压降。专利2021104191686公开了一种歧管式金刚石微通道换热器，满足高热密度散热。专利cn202110587976.3公开了一种盘状放射形微通道散热器，通过呈放射状的微通道，解决了由于流量不均匀导致的温度不均匀现象，专利cn202211385954.x公开了一种歧管式微射流微通道散热器，通过缩短流体的流动路径，降低了进出口压降。
6、但上述专利都集中在提高微通道散热器性能方面，没有考虑散热设备本身存在的功率分布不均匀现象，通常其内部产生的热量比其他区域更为集中，中间区域热量散发不足可能导致设备过热，甚至损坏，四周过量散热会导致能量浪费，因此需要采取有效的散热措施来平衡这种功率不均匀的情况。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种可以实现对不同区域热量分配的双密度微通道歧管换热器，旨在通过采用浸没式液冷散热技术，有效降低微通道热沉壁面温差，应对散热设备的不均匀散热需求，改善设备内部温度分布。同时，该散热器又可以兼具歧管结构的优势，强化对流扰动，优化流体的流动路径，降低流体在进出口的压降。
2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
3、一种双密度微通道歧管换热器，包括位于上部的歧管层和位于下部的换热微通道层，所述歧管层包括位于上部面的流体入口汇管和位于下部面的流体入口歧管，所述流体入口歧管与流体入口汇管连通；换热微通道层包括位于上部面的高密度微通道和低密度微通道，换热微通道层下部面与热源热连接；所述歧管层覆盖到在在高密度微通道层上部，且歧管层将高密度微通道区域包裹起来，有利于优化流体分配；所述歧管层设置流体出口，流体出口与低密度微通道相连。所述换热器在使用时需完全浸没于箱体内，利用浸没液冷方式进行散热；所述换热器采用冷却液作为换热流体。
4、作为优选，入口歧管的入口位于歧管层的中间位置，高度为hm＝6mm，从中间向两端延伸的双锥形结构。
5、作为优选，歧管层包括位于相对的两端的封闭壁，所述相对的两个封闭壁之间形成流体出口。
6、作为优选，入口歧管从入口延伸到两端的封闭壁。
7、作为优选，换热微通道层采用分段微通道设计，高密度微通道和两侧低密度微通道均采用传统直矩形翅片流道，其中两侧低密度微通道结构完全相等。
8、作为优选，高密度微通道散热区域长l1＝40-60mm、宽w1＝50-70mm，其中翅片宽度wf1＝0.13-0.18mm，通道宽度w1＝0.20-0.30mm，通道高度h1＝3-5mm，通道数量为130-180个；左侧低密度微通道散热区域l2＝15-21mm、w2＝50-70mm，其中wf2＝0.8-1.2mm，w2＝0.8-1.2mm，h2＝6-10mm，通道数量为25-35个。右侧低密度微通道与左侧低密度微通道完全相同，故l2＝l3、w2＝w3。
9、作为优选，考虑散热器内部翅片的传热效率，求解修正后实际流体流经散热器微通道时的对流换热面积，拟合公式如下：
10、a＝lw(n-1)+2ηflh(n-1)(1.1)
11、
12、其中，a为实际流体与散热器微通道壁面的接触面积，包括微通道底面积以及翅片两边侧面积，m2；ηf为翅片效率，即翅片实际传热与理想传热的比值；l为通道长度，m；w为通道宽度，m；h为通道高度，m；wf为翅片宽度，m；n为翅片数量，个；h为流体与散热器表面间的对流换热系数，w/(m2·k)；λc为翅片导热系数，w/(m·k)。
13、由公式计算可得高密度微通道的对流换热面积为0.0266m2，低密度微通道的对流换热面积为0.0065m2，高密度微通道的对流换热面积为低密度微通道的4倍。
14、作为优选，所述换热器在使用时需完全浸没于换热流体内，利用浸没液冷方式进行散热。
15、作为优选，所述换热器采用冷却液作为换热流体，流体从歧管入口进入后，均匀流入高密度微通道区域进行初次热量交换；升温后的冷却液通过两侧流体出口进入低密度微通道区域进行二次换热，最终流入装满冷却液的换热流体中，从而实现液体的换热循环。
16、与现有技术相比较，本发明具有如下的优点：
17、(1)本发明充分考虑了散热设备散热的特殊需求，采用双密度微通道的设计。在高密度微通道区域增加换热表面积，增强与流体的热量交换，提高热量传递效率。然而，高密度微通道出口处流体流速大、温度高。通过设置低密度翅片，不仅能够有效地打散流体，减缓流体在出口处的强烈冲击，延缓对电路板上其他电子元器件的冲击，还能进一步降低流体温度，而不增加整个散热器的压降。这一设计优化了散热效果，同时提升了系统的稳定性和可靠性。
18、(2)锥形歧管的设计不仅能够减小流体流动的速度差异，降低流体的湍流损失，还能够在流体进入21高密度微通道区域之前，实现对流体流动的平稳调节，避免了局部过热或冷却不均的问题。
1.一种双密度微通道歧管换热器，包括位于上部的歧管层和位于下部的换热微通道层，所述歧管层包括位于上部面的流体入口汇管和位于下部面的流体入口歧管，所述流体入口歧管与流体入口汇管连通；换热微通道层包括位于上部面的高密度微通道和低密度微通道，所述低密度微通道位于高密度微通道的两侧，换热微通道层下部面与热源热连接；所述歧管层覆盖到在在高密度微通道层上部，且歧管层将高密度微通道区域包裹起来，有利于优化流体分配；所述歧管层设置流体出口，流体出口与低密度微通道相连。
2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，入口歧管的入口位于歧管层的中间位置，从中间向两端延伸的双锥形结构。
3.如权利要求2所述的换热器，其特征在于，歧管层包括位于相对的两端的封闭壁，所述相对的两个封闭壁之间形成流体出口。
4.如权利要求3所述的换热器，其特征在于，入口歧管从入口延伸到两端的封闭壁。
5.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，换热微通道层采用分段微通道设计，高密度微通道和两侧低密度微通道均采用直矩形翅片流道，其中两侧低密度微通道结构完全相等。
6.如权利要求5所述的换热器，其特征在于，高密度微通道散热区域长l1＝40-60mm、宽w1＝50-70mm，其中翅片宽度wf1＝0.13-0.18mm，通道宽度w1＝0.20-0.30mm，通道高度h1＝3-5mm，通道数量为130-180个；左侧低密度微通道散热区域l2＝15-21mm、w2＝50-70mm，其中wf2＝0.8-1.2mm，w2＝0.8-1.2mm，h2＝6-10mm，通道数量为25-35个。右侧低密度微通道与左侧低密度微通道完全相同，故l2＝l3、w2＝w3。
7.如权利要求6所述的换热器，其特征在于，考虑散热器内部翅片的传热效率，求解修正后实际流体流经散热器微通道时的对流换热面积，拟合公式如下：
8.如权利要求1所述换热器，其特征在于，高密度微通道散热区域长l1＝50mm、宽w1＝60mm，其中翅片宽度wf1＝0.15mm，通道宽度w1＝0.25mm，通道高度h1＝4mm，通道数量为150个；左侧低密度微通道散热区域l2＝18mm、w2＝60mm，其中wf2＝1mm，w2＝1mm，h2＝8mm，通道数量为29个；右侧低密度微通道与左侧低密度微通道完全相同，故l2＝l3、w2＝w3。
9.如权利要求1所述换热器，其特征在于，所述换热器在使用时需完全浸没于冷却流体内，利用浸没液冷方式进行散热。
10.如权利要求9所述换热器，其特征在于，所述换热器采用冷却液作为换热流体，流体从歧管入口进入后，均匀流入高密度微通道区域进行初次热量交换；升温后的冷却液通过两侧流体出口进入低密度微通道区域进行二次换热，最终流入装满冷却液的冷却流体中，从而实现液体的换热循环。
